Un échafaudage en zinc imprimé en 3D pourrait résoudre les problèmes de défauts osseux

Les défauts osseux, qu’ils soient congénitaux ou résultant d’accidents, nécessitent des approches thérapeutiques adaptées à leur origine. Parmi les options de traitement, un échafaudage en zinc imprimé en 3D, développé par des chercheurs de l’université Beihang, de l’hôpital Renji, de l’université Jiao-Tong de Shanghai, de l’université Tsinghua et de l’université de Pékin, se révèle prometteur pour les défauts osseux de grande taille. Ce projet bénéficie du soutien de la société chinoise Bright Laser Technologies (BLT), qui fournit les machines et systèmes d’impression 3D nécessaires.

Ces structures poreuses en zinc imprimées en 3D représentent une nouvelle approche pour la réparation des défauts osseux grâce à la régénération osseuse. Cependant, la dégradation rapide du zinc, entraînant une toxicité potentielle, a jusqu’à présent constitué un obstacle majeur. Pour surmonter ce problème, des efforts ont été faits pour optimiser la composition de l’alliage, la structure de la surface et la géométrie des pores des échafaudages.

Le comportement de dégradation des échafaudages en zinc imprimés en 3D dans le fémur de rat après trois jours et trois mois (crédits photo : Li, S., Yang, H., Qu, X. et al. Multiscale architecture design of 3D printed biodegradable Zn-based porous scaffolds for immunomodulatory osteogenesis.Nat Commun 15, 3131, 2024.)

Au cours des trois dernières années, les chercheurs ont développé de nouveaux alliages de zinc biodégradables (Zn-Li) pour l’impression 3D de ces structures. Les alliages Zn-Li présentent un excellent équilibre entre force, plasticité et résistance à la corrosion. Les armatures ont été produites à l’aide du système DMLS de BLT, qui permet de réaliser des conceptions précises et des structures complexes.

Après l’impression 3D, plusieurs traitements de surface, notamment le traitement par ultrasons, la gravure à l’acide et l’électro-polissage, ont été appliqués pour optimiser la rugosité de la surface et encourager l’interaction cellulaire. Ces procédés ont permis de réaliser un micro-modelage précis de la surface, améliorant ainsi l’adhésion et la propagation des cellules, éléments essentiels pour une régénération osseuse efficace.

Conception d’échafaudages poreux biodégradables à base de zinc imprimés en 3D (crédits d’image : Li, S., Yang, H., Qu, X. et al. Multiscale architecture design of 3D printed biodegradable zinc-based porous scaffolds for immunomodulatory osteogenesis. Nat Commun 15, 3131, 2024)

De plus, les structures de surface spécifiques favorisent l’interaction avec les macrophages, des globules blancs essentiels pour la réponse immunitaire face à des agents potentiellement nocifs. Cette interaction peut améliorer la réponse immunitaire et, par conséquent, soutenir la régénération osseuse. Par ailleurs, l’échafaudage en zinc imprimé en 3D se dégrade de manière contrôlée dans le corps. Cette capacité est fondamentale pour créer un environnement optimal pour la régénération et l’intégration de l’implant.

Les échafaudages imprimés en 3D représentent une avancée par rapport aux implants conventionnels en favorisant une régénération osseuse plus efficace. Les propriétés structurelles et chimiques de ces échafaudages stimulent la formation de nouveaux os. L’impression 3D d’échafaudages en Zn-Li offre permet un contrôle précis de la structure et de la porosité des implants, éléments essentiels pour une régénération osseuse réussie. Pour plus d’informations, cliquez ICI.

Morphologie de surface et propriétés de l’échafaudage Zn-0,8Li après traitement ultrasonique, gravure à l’acide et polissage électrochimique (crédits photo : Li, S., Yang, H., Qu, X. et al. Multiscale architecture design of 3D printed biodegradable Zn-based porous scaffolds for immunomodulatory osteogenesis.Nat Commun 15, 3131, 2024.)

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